摘 要： 研制了智能家电的手机控制系统，能通过手机短消息控制家庭内的各种家电的开关。在控制系统中植入手机SIM卡，并在PC机中设置可接收手机号码以及短消息的形式。在SIM卡收到消息后，将消息串行送入单片机中，单片机内根据收到消息通过红外传输将电开关控制指令传送至另一单片机，该单片机控制着家电继电器开关，通过继电器的控制实现家电的断开与闭合。
关键词： 智能家电；手机；红外收发；单片机
随着科技日益发达和生活质量不断提高，人们对家居环境以及生活方式的要求与日俱增，尤其是家电的选择和使用，已经从只关心家电的单项功能转向追求家电品位和控制的便捷性。移动信息技术的发展为家电远程遥控提供了可能。将信息技术与家电控制技术融合，在很大程度上实现了家庭生活的信息化和自动化，满足了人们舒适、快节奏的生活需求。鉴于这种数字化家庭的发展趋势，远程监控作为一种理想的有效的而且快捷方便的实现途径已经被广泛采用[1-10]。陈立文等人在智能家庭语音遥控系统也有所研究[11]，国外也结合蓝牙技术和蜂窝手机进行智能家电控制的研究[12]。
本文中，针对目前这个需求设计了一套手机远程控制家电的系统。通过手机的短消息发送消息至室内控制系统，室内控制系统集中解析该消息，然后控制系统通过红外向家电开关系统发送开关指令。其中家电开关系统由红外接收部分和继电器开关组成，红外接收到控制系统的开关指令之后，通过单片机的转换来控制继电器的触发，从而实现家电开关的控制。
1 智能家居系统的总体设计
本设计方案主要包括三大模块：PC桌面设置软件、消息接收以及红外发射控制系统、红外接收以及家电继电器开关控制系统。图1为本设计方案的系统框图。
PC桌面设计软件主要是用来设置能接受的手机号码和控制消息的格式。本系统中允许的操作人员数量最多5个，号码设置之后，系统软件自动对接收到的短信指令进行鉴权，如果短信来自允许的操作人员，则按照指令进行操作；如果短信来自允许的操作人员以外的人，则对短信进行丢弃；控制电器开或者关的指令，可以通过操作终端进行修改；例如：原来设定OPENA为开电器A；CLOSEA为关电器A；可以通过操作终端修改为：111A为开电器A；222A为关电器A。操作人员可以将其修改为任意可识别的指令；指令字符长度不大于17个。
消息接收以及红外发射控制系统是接收并识别用户手机短信、控制红外发射以及接受PC机的设置控制，该部分即为图1中的控制板A。红外接收以及家电继电器开关控制系统是接收到红外序列后，通过CPU解析，判断红外指令(推及短信指令)希望进行何种操作，据此对电器的继电器开关进行相应的开关机操作，其中接收红外和控制家电继电器开关系统为图1中的控制板B。
2 系统设计及原理
PC机桌面设置软件完成对使用者电话号码设置及使用者对电器进行操作的具体指令的设置。该软件使用Borland C++Builder 6开发平台。
如图2所示，在左边栏目可以输入五个用户的电话号码，如：13900000000，右边栏目对三个电器设备分别设置三个指令识别码。如“111”、“222”和“333”。发送短信指令：在无线MODEM上安装上一个手机SIM卡，任何一个手机用户可以发送短信控制三个电器设备的开关，发送指令格式为：开电器设备“X1电器设备识别码X”，关电器设备“X0电器设备识别码X”，如按照图2所示的设置。
控制板A主要由单片机SST89E516、串并转换芯片XR16L2551、串口电平转换芯片MAX202E、外部RAM 62256、外部ROM X5045&看门狗、红外发射器IR333和无线MODEM构成。单片机SST89E516外接ROM和RAM，通过串口和PC机通信。采用中断的方式从P0数据口获得无线MODEM数据，红外发射由P1.6脚控制。具体原理如图3所示。
由于作为控制板A中CPU的单片机SST89E516只有一个串口，而控制板A和PC机进行通信需占用一个串口，所以无线MODEM的串口只能通过串并转换成并口与单片机SST89E516进行通信。该设计采用串并转换芯片XR16L2551完成这一功能，它具有双向双通道的串并转换功能，目前虽只使用了其中一个通道的串并双向转换，但是为该设计在将来的扩展应用提供了可发展的空间。从无线MODEM端过来的串行数据MTP_DATA、PTM_DATA通过XR16L2551转换成并行数据由单片机D0~D7读取。PC和单片机之间、无线MODEM和单片机之间的电平转换都由MAX202E完成。考虑到与无线MODEM通信的指令占用空间较大，故外加RAM用于存储程序运行中间数据，实验中外部RAM为RAM 62256，其空间是32 KB。为了防止单片机程序跑飞，在电路中设置了外部ROM X5045&看门狗，该器件不但可以设定看门狗的时间，还可以在掉电后保存用户手机号码和家电控制指令数据。单片机通过AT指令控制无线MODEM。
控制板B主要由单片机SST89E516和红外接收器IRM3638组成，具体原理如图4所示。红外接收器3683的DETECT作为单片机的INT0的中断响应信号。单片机SST89E516进行红外波形解析后，识别命令并控制某个电器设备。
3 实验结果
测试过程中，所需设备为PC机、SIM卡以及手机。将SIM卡装入系统中，通过PC机设置好手机号码和指令代码。若将家电的指令代码设置为“111”，“222”和“333”之后，发送短信“X0111X”或“X1111X”后，等待30 s成功控制电器设备A关闭或开启。发送短信“X0222X”或“X1222X”后，等待60 s成功控制电器设备B关闭或开启。发送短信“X0333X”或“X1333X”后，等待90 s成功控制电器设备C关闭或开启。
研制了智能家电的手机控制系统。通过单片机的控制和调节，先存储PC中设置的手机号码和发送指令，再将SIM卡中的消息进行提取和解析，然后通过红外将控制指令串行送入另一单片机中，该单片机将串行指令进行解析，发出家电继电器开关控制指令。
参考文献
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